Способ каталитического обезвреживания газообразных выбросов

 

Изобретение относится к способам каталитического обезвреживания газообразных промышленных отходов от вредных примесей и может быть использовано в химической, нефтехимической, металлургической и других отраслях промьшшенности для очистки отходящих газов различных производств. Изобретение позволяет эффективно обезвреживать газообразныеотходы с резко изменяющимися во времени расходом и/или концентрацией горючих компонентов . Устройство, реализующее способ, содержит каталитический реактор со слоями катализатора и инертного материала . Во время пуска слой катализатораразогревают до температуры начала каталитической реакции окисления , подают газовые выбросы и периодически меняют направление движения газа в слое катализатора. В качестве катализатора используют алюмомедно-- хромовые кольца ч внешним диаметром 2 15-50 мм, размеры которых соизмери- Nttii с размерами частиц инертного материала . 1 з.п. ф-лы, 2 ил. i (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3978716/29-33 (22) 01. 10,85 (46) 07,03.87. Бюл. ? 9 (71) Специальное конструкторскотехнологическое бюро ка ализаторов с опытным производством, Институт катализа СО АН СССР и Новосибирский химический завод (72) Л,I0.3удилина, О.П.Кленов, Ю.Ш.Матрос, В.А.Чумаченко, Г.И,Гиневич, В.П.Прохоров, В.С.Бухтиярова, Т.В.Мулина, Г.А.Липина, В.Б.Накрохин и Г.А.Бунимович (53) 628.54(088.8) (56) Термическая и каталитическая очистка газовых выбросов в атмосферу. Сб. научн. трудов. Киев : Наукова думка, 1984.

Авторское свидетельство СССР

У 101 1950, кл . F 23 G 7/06, 198 1, (54) СПОСОБ КАТАЛИТИЧЕСКОГО ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ ГАЗООБРАЗНЫХ ВЫБРОСОВ (57) Изобретение относится к способам каталитического обезвреживания,,SU„„ 5147 А1 (58 4 Р 23 С 7/06 В 01 В 53/36 газообразных промышпенных отходов от вредных примесей и может быть использовано в химической, нефтехимической, металлургической и других отраслях промышленности для очистки отходящих газов различных производств. Изобретение позволяет эффективно обезвреживать газообразные отходы с резко изменяющимися во времени расходом и/или концентрацией горючих компонентов, Устройство, реализующее способ, содержит каталитический реактор со слоями катализатора и инертного материала. Во время пуска слой катализатора разогревают до температуры начала каталитической реакции окисления, подают газовые выбросы и периодически меняют направление движения газа в слое катализатора. В качестве катализатора используют алюмомедно-. хромовые кольца .с внешним диаметром

15-50 мм, размеры которых соизмеримы с размерами частиц инертного материала. 1 з.п ° ф-лы, 2 ил. 2 5

1< / 2

Б те <ение пс рной п<1лонини сюкпа н реактор подают отходяшие газь1 < верху нниз, при этом клапаны 8 и 11 находятся в открытом положении, а клапаны 9 и 10 — в закрытом, включен датчик 2 температуры, контакты которого в приборе 4 замкнуты, а контакты датчика 3 температуры разомкнуты. Поступающий газ нагревается до температу— ры химической реакции, а слой, отдавая тепло, охлаждается. Температура в сечении датчика 2 сначала нескольСпособ осуещствляют следующим образом.

Во время пуска слой катализатора разогревают до температуры начала каталитической реакции окисления, затем нагреватель отключают и газовые выбросы с низкой входной температурой подают в каталитический реактор

1, где слой катализатора расположен между двумя слоями инертного материала, а периодическое изменение направ-. 45 ления течения газа через реактор осуществляется с помощью клапанов 811. Управление процессом обезвреживания производится с помощью установленных на границах слоя катализатора и инертной засыпки датчиков 2 и 3 температуры (управляющих термопар). Сигнал с датчиков 2 и 3 температуры поступает попеременно на блок управления, состоящий иэ приборов 4-7, формирующий управляющее воздействие на клапаны 8-11 и одновременно управляющий переключением датчиков 2 и 3 температуры.

Изобретение относится к <.ï<1< обнм каталитического обезвреживания газ<— образных промышленных отходов от вредных примесей и может быть использовано в химической, нефтехимичеокой, металлургической и других отраслях промышленности для очистки отходящих газов различных производств.

Цель изобретения — повышение эф— фективности процесса обезвреживания газообразных отходов с резко изменяющимися во времени расходом и/илн концентрацией горючих компонентов, На фиг. 1 представлена технологическая схема устройства, реализующего способ каталитического обезвреживания газообразных отходов; на фиг. 2 — изменение температуры в точках каталитического реактора, где установлены управляющие термопары.

Устройство, реализующее способ, содержит каталитический реактор 1 со слоями катализатора и инертного материала и датчиками 2 и 3 температуры (управляющими термопарами), установленными на границах слоя катализатора и соединенными с блоком управления, состоящим иэ приборов 4-7.

Реактор оборудован.патрубками вхо- 31 да и выхода, соединенными с коллектором (трубопроводом), с установленными на нем регулируемыми клапанами 8-11.

Ко повышается эа счет выделения тепла реакции, а затем снижается за счет поступления в реактор газов с низкой входной температурой, При достижении некоторой заданной температурь1 датчик 2 через свои замкнутые контакты в приборе 4 направляет сигнал в прибор 5, откуда он передается в прибор 6 (промежуточное реле) из которого формируется сигнал в прибор 4 на переключение Золотников, управляющих подачей воздуха на исполнительные механизмы клапанов 8-11, в результате чего клапаны 9 и 10 открываются а клапаны 8 и 11 закрываются. 0дновременно в приборе 4 размыкаются контакты датчика 2 температуры и 33 мыкаются контакты датчика 3 температуры, в результате чего система оказывается подготовленной к следующей половине цикла.

Пусть в течение некоторого времени при постоянной концентрации вредных веществ н расхода газовой смеси переключение направления потоков производят через 45 мин (кривые I и ЕТ).

При увеличении концентрации вредных компонентов во входящем газе возрастает максимальная температура в слое катализатора, увеличивается время между переключениями потоков (кривая

III) При уменьшении концентраций горючих компонентов в смеси максимальная температура в слое понижается, уменьшается время полуцикла (кривая

IV) .

Увеличение расхода газовой смеси при постоянной концентрации горючих компонентов приводит к уменьшению времени между переключениями потоков (кривая V), При уменьшении расхода время между переключениями увеличивается (кривая VI).

Таким образом, автоматически выбираегся время между перекл_#_÷åíèÿèë потоков газовой смеси н соотн TcT

12951 нни с изменением расхода и/или концентрации горючих компонентов.

Переключение направления движения газа на противоположное целесообразно производить при температуре газа на входе в слой катализатора в интеро вале 70-300 С. Алюмомеднохромовый катализатор целесообразно использовать в виде колец с внешним диаметром

15-50 мм, размеры которых соизмеримы с размерами частиц инертного мат ериала, Если переключение направления газовой смеси производить при температуре газа на входе в слой катализато-15 о ра менее 70 С, возможен выход высокотемпературной зоны из слоя, что приводит к снижению степени окисления горючих компонентов и "затуханию"процесса.

При температуре переключения более

300 С слой катализатора используется неполностью, высокотемпературная зона локализуется только в центральной. части слоя катализатора. Кроме того, при более частом переключении npoucl ходит более быстрый износ переключающей арматуры.

Использование зерен катализатора размером менее 15 мм ведет к уменьшению интенсивности теплопереносов в слое и может привести к увеличению максимальной температуры в слое катализатора выше пределов его термостабильности, Использование зерен З5 катализатора размером более 50 мм ведет к неоправданному увеличению габаритов аппарата, увеличению объема загрузки катализатора.

Пример l. Отходящие газы, содержащие 5-15 г/м паров спиртов (бутанол, гексанол, октанол) с температурой 30 С, подаются в аппарат с линейной скоростью 0,10-0,15 м/с. Ка- 45 тализатор алюмомеднохромовый в виде колец 50 х 50 х 5 мм, инерт — кольца Рашига 50 х 50 х 5 мм, Максимальная температура слоя 610 С. При достижении температуры на входе в слой катализатора 150 С происходит изменение направления движения газового потока через слой катализатора на противоположное. Время цикла 80—

90 мин.

H p и м е р 2. Реакционная смесь с концентрацией углеводородов (пропан, бутан и т.д.) 1-10 г/мз при о

20 С поступает в контактный аппарат с

4/ / линейной скоростью 0,2-0,3 и/с. Катализатор алюмомеднохромовый в виде колец 25 х 25 х 4 мм, инерт — кольца

Рашига 25 х 25 х 4 мм. Переключение потоков происходит при достижении температуры газа на входе в слой катализатора 200 С.

Максимальная температура слоя

680 С. Время цикла 60-100 мин.

Пример 3. Газообразные отходы с концентрацией паров растворителей (ксилол, толуол, ацетон, этилацетон и др) 5-10 г/м с температурой 25 С подаются в аппарат с линейной скоростью 0,15-0,2 м/с. Катализатор и инерт аналогично примеру 2. Переключение потоков происходит при достижении температуры газа на входе в слой катализатора 70 С. Максимальная температура в слое катализатора о

700 С . Время цикла 90-120 мин.

Пример 4. Газообразные отходы с концентрацией паров спиртов

0,1-3,0 г/м подаются в аппарат с линейной скоростью 0,25-0,35 м/с и температурой 25 С. Катализатор алюмомеднохромовый в виде колец 15 х 15 х 3.

Инерт — кольца Рашнга 15 х 15 х 3.

При достижении температуры газа на входе в слой катализатора 250 С происходит переключение потоков. Время цикла 60-70 мин. Максималоная температура в слое 650 С, Пример 5. Отходящие газы, содержащие О, 1-3,0 г/м углеводородов с температурой 40 С подаются на слой катализатора (кольца Рашига

25 х 25 х 4 мм), с линейной скоростью 0,3-0,5 м/с. Переключение потоков происходит при достижении температуры газа на входе в слой каталио затора 300 С. Время цикла 30-50 мин.

Максимальная температура в слое

5?0 С.

Пример 6. Отходящие газы с концентрацией высших спиртов (бутанол, 2-тилгексанол, октанол) О, 115 г/м подаются в аппарат с линейной скоростью 0,13-0,2 м/с. Катализатор и инерт аналогично примеру 2.

Переключение направления потоков происходит при достижении температуры газа на входе в слой катализатора

170 С. Время цикла 60-120 мин. Мако симальная температура в слое 450750 С.

Реализация способа позволяет сни- зить максимальную температуру в слое

И ЮО 120 1Ю ЛЮ 846 у f +ca (Р .I

Составитель Л, Лепахина

Редактор М.Бланар Техред А.Кравчук

Корректор А.Зимокосов

Заказ 605/43 Тираж 495

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. 11р<ч-ктвля, 5 1,;таниэатора, повысить срок e.t о служ бы и упростить обслуживание р 1

Формула изобретения

1. Способ каталитического обезвреживания газ ообраз ных выбросов путем пропускания их через неподвижный слой катализатора, расположенный между слоями инертного материала, с периодическим изменением направления движения газов в слое на противоположное, отличающийся тем, что, с целью повыщения эффективности процесса обезвреживания газообразных

Ь отходов с резко пзменяющимпс я во времени расходом и/или концентрацией горючих компонентов, изменение направления движения газа в слое ката5 лизатора на противоположное осуществляют при достижении температуры газа на входе в слой катализатора 70300 С.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю1п шийся тем, что в качестве катализатора используют алюмомеднохромовый катализатор в виде колец с. внешним диаметром 15-50 мм, размеры которых соизмеримы с размерами частиц инертного материала.